Новая стратегия подавляет нежелательные делеции для повышения безопасности и точности редактирования генома
Учёные из KAUST разработали простую и надёжную стратегию, которая может повысить безопасность и точность редактирования генов CRISPR — инструмента, уже одобренного для клинического лечения наследственных заболеваний крови.
Подход решает критическую проблему технологии CRISPR: процесс разрезания генома в определённых точках и его последующего соединения, который по своей природе рискует повредить ДНК, что может вызвать масштабные и непредсказуемые нарушения.
Чтобы смягчить эту проблему, группа под руководством биолога стволовых клеток Мо Ли из KAUST исследовала пути репарации ДНК, которые приводят к крупным геномным делециям после редактирования CRISPR в человеческих стволовых клетках. Исследование опубликовано в журнале BMC Biology.
Их анализ указал на процесс, известный как микрогомологичное соединение концов (MMEJ) — подверженный ошибкам механизм, который, хотя и способен устранять разрывы в ДНК, часто оставляет после себя крупные делеции.
Исследователи изучили различные гены, вовлечённые в процесс MMEJ, и обнаружили два, которые играли центральную, но противоположную роль в этих нежелательных событиях делеции.
Один ген, POLQ, усугублял риск крупных делеций после редактирования CRISPR. Другой ген, RPA, проявил себя как защитник генома.
Манипулируя этими генами — либо с помощью препаратов, ингибирующих POLQ, либо с помощью генетических методов, повышающих экспрессию RPA, — команда KAUST смогла снизить частоту вредоносных крупных делеций, не ставя под угрозу эффективность редактирования генома, и тем самым сохранить геномную целостность отредактированных стволовых клеток.
«Этот простой в использовании подход может снизить вероятность возникновения этих вредных крупных делеций ДНК», — говорит Баолей Юань, бывший аспирант лаборатории Ли и один из авторов исследования вместе с Чонгвэем Би и Етенгом Тяном из той же лаборатории.
Более того, те же вмешательства повысили эффективность репарации, направляемой гомологией — механизма, известного своей способностью обеспечивать точное редактирование генома без добавления непреднамеренных мутаций.
Это было очевидно в экспериментах со стволовыми клетками, несущими мутации в двух генах, связанных с серповидноклеточной анемией и синдромом Вискотта-Олдрича — наследственными заболеваниями крови. Модулируя POLQ или RPA, исследователи достигли высокоточного и надёжного редактирования генов в этих клетках.
По словам Мо Ли, результаты знаменуют значительный шаг вперёд в совершенствовании технологии CRISPR. «Это действительно захватывающе, потому что означает, что мы приближаемся к более безопасному и эффективному лечению генетических заболеваний», — говорит он.
Подав предварительную патентную заявку на эту инновационную стратегию, команда продолжает исследовать механизмы, стоящие за более широким спектром нежелательных мутаций, и совершенствовать свои методы для повышения безопасности и эффективности CRISPR.
«Достижение одновременно высокой эффективности и безопасности остаётся сложной задачей, требующей дальнейшей разработки, — говорит Ли, — и наша лаборатория остаётся на переднем крае, находя новые решения».